A medida que los cielos se llenan de cuerpos celestes creados por el hombre, existe la oportunidad de reconfigurar el mundo. Excepto que esta vez no necesitaremos cables.
A medida que Google se convirtió en una parte intrínseca de cada viaje a través de Internet, la empresa enfrentó un problema envidiable: se estaba quedando sin nuevos usuarios para monetizar. Llena de dinero y ambición, la empresa puso en marcha múltiples proyectos para conectar al mundo.
Algunos, como Google Fiber, se han estancado. Otros, como el Proyecto Taara de óptica espacial libre terrestre, todavía están en curso. Aún más, como un plan para conectar el mundo mediante un globo, se estrellaron contra la Tierra y terminó cerrando.
Pero a partir de sus cenizas, una nueva empresa espera ayudar a terminar este trabajo.
El año pasado, Google creó la nueva startup Aalyria para desarrollar dos tecnologías que ayudarán a conectar el mundo. Para comprender más, hablamos con los CTO de cada empresa.
Una SDN planetaria
A medida que buscamos conectar a miles de millones de personas más y aumentar la cobertura para los que ya están conectados, la industria de las telecomunicaciones tendrá que mirar más allá de las torres de telefonía celular y la fibra para mover activos a través de los cielos.
"La altitud permite intercambiar por densidad de población", explicó el director tecnológico de Spacetime, Brian Barritt. "Cuanto más bajo es un transmisor, mayores son los megabits por segundo, lo cual es bueno para densidades de población más ajustadas. Si aumentas esa transmisión, cubres más área, pero son los mismos megabits por segundo, por lo que ahora admite una densidad de población más baja.
"Las densidades de población son agrupadas, irregulares y abarcan cinco órdenes de magnitud en la superficie de la Tierra. Así que creo que se presta a un mundo que tendrá cinco órdenes de magnitud de altitud. Piense en las torres, estaciones de plataformas de gran altitud (HAPS) ), Órbita Terrestre Baja (LEO), Órbita Terrestre Media (MEO) y Órbita Terrestre Geoestacionaria (GEO).
"En algún momento, necesitaremos todo lo anterior".
El enrutamiento entre todas estas capas de objetos en movimiento introduce un nivel de complejidad completamente nuevo, especialmente cuando se agrega la conectividad a aviones y barcos.
"La idea detrás del espacio-tiempo era '¿y si la estructura de la red no incluyera exclusivamente enlaces físicos estáticos? ¿Y si fuera el conjunto de todos los vínculos posibles que pueden existir en el espacio y el tiempo?'"
Construido a partir del sistema de enrutamiento de Minkowski para Loon, Aalyria imagina una red de satélites y otros objetos en movimiento que entran y salen de la conectividad entre sí, estaciones terrestres y terminales de usuario. La red ya no es un activo fijo, sino que cambia tanto en ubicación como con el tiempo.
“Todos están cambiando materialmente su posición en la red. Las posibilidades pueden ser enormes, un gráfico gigante a escala web de decenas de millones de posibles emparejamientos”, dijo Barritt.
Además de intentar encontrar la mejor ruta, Spacetime puede configurar el apuntamiento y dirección de antenas orientables, así como configurar radios y canales para crear enlaces físicos alternativos. "Entonces, del conjunto de todas las cosas posibles que podrían existir en el universo de la red, ¿qué enlaces físicos deberían existir y en qué intervalo de tiempo?"
Resolver todo esto requiere “un uso muy intensivo desde el punto de vista computacional”, dijo Barritt. La compañía calcula constantemente las rutas actuales y potenciales de sus clientes, ajustando si el pronóstico del tiempo predice lluvias en regiones donde de otro modo dependería de frecuencias sensibles a las precipitaciones.
"Modelamos las propiedades orbitales del satélite, calculamos los parámetros de movimiento y modelamos la propagación de señales inalámbricas en diferentes atmósferas", dijo Barritt.
Siempre que es posible, intenta mirar hacia el futuro, ayudando a programar previamente los traspasos y los cambios de ruta. "Pero cuando ocurre algo inesperado, como alguien que de repente solicita una nueva ruta entre dos nodos o elimina repentinamente un satélite de la red, el motor de resolución no tiene que modelar todo, solo el nuevo elemento".
En el caso de los satélites, donde las rutas orbitales suelen ser bastante predecibles, el sistema puede planificar con mucha antelación. Al intentar conectarse a un avión pilotado por humanos, puede ver un par de segundos por delante: "el tiempo suficiente antes de que la punta del ala del avión rompa el haz, podemos iluminar el nuevo camino".
Barritt cree que esto ayudará a conducir a “un cambio fundamental de una red, de una red geoestacionaria a una en la que la infraestructura misma se está moviendo”.
Pero, para lograrlo, también se necesitará nuevo hardware capaz de enviar grandes cantidades de datos a través de grandes distancias.
Viendo la luz
El segundo gran proyecto de Aalyria es anterior a su paso por Google y se remonta a principios de siglo. "Ya en 2002, los laboratorios Lawrence Livermore volaban ER-2 [aviones de gran altitud] con conectividad tierra-aire a 20 gigabits", dijo el director tecnológico de Tightbeam, Nathan Wolfe.
"Se separaron de Lawrence Livermore y se convirtieron en un grupo llamado Sierra Photonics y, finalmente, fueron adquiridos por Google [en 2014]".
La compañía se dio cuenta de que, si bien lo que se convertiría en espacio-tiempo ayudaría a conectar activos como Loon de manera inteligente, "un cerebro sin una solución de conectividad no es necesariamente tan útil", dijo Wolfe.
“Tuvimos que mover bytes de un punto a otro, a velocidades de la escala de Google. Sin embargo, hasta que no trabajas en Google, no entiendes cuál es esa escala”.
En lo que estaban trabajando el equipo de Livermore, y luego de Google, era en óptica de espacio libre: esencialmente láseres irradiados a través del medio circundante, en lugar de algo parecido a la fibra.
Las empresas y los investigadores han visto durante mucho tiempo la óptica del espacio libre como una forma de mejorar drásticamente la conectividad global, pero la mayoría de los enfoques se han basado en luz no coherente -incluido el actual Proyecto Taara de Google- con datos codificados sobre la amplitud de la fuente de luz que envía la señal.
Aquí es donde Aalyria cree que podría cambiar el juego, con un sistema de iluminación coherente donde los datos se codifican en fase.
Con luz coherente, el sistema Tightbeam de Aalyria es “capaz de ejecutar 400 canales Gig hoy en día; si lo necesitamos, podemos ejecutar cuatro canales en cualquier momento dado. Podemos utilizar cuatro canales de 100 Gigas, o podemos utilizar uno de 400. O, en última instancia, podríamos utilizar cuatro canales de 400 Gigas, lo que sería un sistema dúplex completo de 1,6 terabytes; marketing lo llamaría 3,2 terabytes”.
Actualmente, la empresa opera un enlace de prueba entre sus instalaciones en Livermore y Mount Diablo. "Es un enlace de ida y vuelta de 60 kilómetros y por la noche cerramos ese enlace con unos 125 milivatios", dijo Wolfe. "Para poner esto en contexto, la luz nocturna de su pasillo suele ser una luz de dos vatios, por lo que aproximadamente 1/16 de la potencia de su luz nocturna se apaga para cerca de 100 gigabits, con una tasa de error de paquetes cercana a cero".
Como sugiere el nombre Tightbeam, la óptica de espacio libre también es una conexión lineal. A diferencia de la radiofrecuencia (RF), que envía datos a través de un amplio arco, el espacio libre es más eficiente y más difícil de interceptar.
La desventaja es que, al menos por ahora, es un sistema uno a uno, con una apertura Tightbeam hablando con otra apertura en un momento dado. "Si quieres pasar de un avión a otro, tienes que tener una apertura para hablar con el suelo y otra apertura para hablar con otra cosa", dijo Wolfe. "Hay formas de realizar enfoques de matriz en fase y de apertura múltiple, pero no suelen funcionar con luz coherente".
Mientras estaba en Google, el equipo "contempló probarlo dentro del centro de datos", dijo Wolfe. “Por ejemplo, conectar diferentes salas de datos con fibra multiterabit lleva tiempo.
“O conectividad entre edificios o conectividad con el área metropolitana. Quizás no siempre sea tan primario, pero sin duda es un respaldo razonable”.
Es posible que la compañía todavía explore ese mercado, pero se centra principalmente en un objetivo más amplio: "Nos encantaría romper con la economía de la conectividad, especialmente tierra-espacio", dijo Wolfe.
"Si nos fijamos en la arquitectura de las estaciones terrestres actuales, para llevar 60 gigabits a una órbita GEO o MEO se requieren tres o cuatro estaciones terrestres diferentes ubicadas a decenas o cientos de kilómetros de distancia... Construir esas estaciones terrestres cuesta alrededor de 20 millones de dólares, más 10 por ciento del costo anual de mantenimiento."
"Se podrían eliminar la mayoría de ellos e ir al terminal óptico y aumentar la velocidad de datos, potencialmente hasta el rango de los terabits".
La compañía espera hacer lo que hizo SpaceX para llevar satélites al espacio y conectarlos a la tierra: anunciando un acuerdo con el operador de flota de satélites Intelsat para crear "cables submarinos en el espacio", capaces de trasmitir cientos de gigabits por segundo.
Con nuevas megaconstelaciones LEO como Starlink, “se podrían conectar a Internet miles de millones de personas más, pero el problema es que hay que poder alimentar esa constelación”, dijo Wolfe.
"En este momento, esas constelaciones están limitadas por la conectividad de RF que las estaciones terrestres pueden ofrecer a esas constelaciones; estamos hablando de elevar ese techo de conectividad. Imagínese si pudiera llevar un gigabit al espacio: ¿Qué efecto tendría eso en la conectividad global?"